JP5780782B2

JP5780782B2 - ティートカップライナー

Info

Publication number: JP5780782B2
Application number: JP2011046679A
Authority: JP
Inventors: 宏之植木; 一幸町田; 真吾米村; 光文祖山; 徹野口
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd; Nissin Kogyo Co Ltd; Shinshu University NUC
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd; Nissin Kogyo Co Ltd; Shinshu University NUC
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: JP2012182999A

Description

本発明は、搾乳装置に使用されるティートカップライナー用ゴム組成物を用いたティートカップライナーに関する。

従来、ティートカップは、搾乳装置を用いて哺乳動物例えば牛の搾乳を行う際に、乳頭に装着される。ティートカップは、例えば１つの搾乳装置に複数設けられ、乳頭を受け入れるティートカップライナーと、ティートカップライナーの周囲に装着される円筒状のティートカップシェルと、を備えていた。ティートカップシェルは例えばステンレスなどの金属製であり、ティートカップシェル内部とエア式パルセータとの間をチューブで接続される。ティートカップライナーは、ゴム組成物で一体的に形成された略円筒状の部材であり、ティートカップシェル内で脈動する胴部と、ティートカップシェルの外に延びるショートミルクチューブと、を有していた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、ティートカップライナーにおける特にショートミルクチューブは、搾乳作業や保管時に繰り返し折り曲げ変形することなどによる屈曲疲労によって亀裂やひび割れが発生していた。そのため、一般にティートカップライナーは亀裂による搾乳不良が発生する前、例えば６カ月程度で交換していた。

特開２００８−９２８８７号公報

本発明の目的は、屈曲疲労耐久性を向上させたティートカップライナー用ゴム組成物を用いたティートカップライナーを提供することにある。

本発明にかかるティートカップライナーは、
ニトリルゴムとカーボンブラックとを含み、
前記カーボンブラックは、平均粒子径が１８ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、ＤＢＰ吸収量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上１６０ｃｍ^３／１００ｇ以下であって、前記ニトリルゴム１００質量部に対し、４０質量部以上５５質量部以下含む、ティートカップライナー用ゴム組成物を用いて筒状に形成され、
乳頭が挿入される第１の開口部と、該第１の開口部に対向する第２の開口部と、該第１の開口部側に形成された胴部と、該第２の開口部側に形成された該胴部より厚肉かつ凹凸が形成された先端付近以外では均一な肉厚のショートミルクチューブと、を有し、
前記ショートミルクチューブの管路は陰圧でも常に開いた状態にあると共に、前記ショートミルクチューブを屈曲することにより管路を閉鎖する屈曲部を、前記先端付近以外に配する。

本発明にかかるティートカップライナーによれば、屈曲疲労耐久性を向上させることができる。

本発明にかかるティートカップライナーにおいて、
前記ティートカップライナー用ゴム組成物は、硬度（ＪＩＳ−Ａ）が５０度以上５６度以下であることができる。
本発明にかかるティートカップライナーにおいて、
前記先端付近以外の前記ショートミルクチューブは、２．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下の範囲で均一な肉厚であることができる。

ティートカップライナーの縦断面図であって、吸引期の状態を示す図である。ティートカップライナーの縦断面図であって、休止期の状態を示す図である。ティートカップの保管時の状態を示す側面図である。ティートカップライナーの屈曲試験装置を示す側面図である。ティートカップライナーの屈曲試験装置の動作を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の一実施の形態にかかるティートカップライナーは、ニトリルゴムとカーボンブラックとを含み、前記カーボンブラックは、平均粒子径が１８ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、ＤＢＰ吸収量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上１６０ｃｍ^３／１００ｇ以下であって、前記ニトリルゴム１００質量部に対し、４０質量部以上５５質量部以下含む、ティートカップライナー用ゴム組成物を用いて筒状に形成され、乳頭が挿入される第１の開口部と、該第１の開口部に対向する第２の開口部と、該第１の開口部側に形成された胴部と、該第２の開口部側に形成された該胴部より厚肉かつ凹凸が形成された先端付近以外では均一な肉厚のショートミルクチューブと、を有し、前記ショートミルクチューブの管路は陰圧でも常に開いた状態にあると共に、前記ショートミルクチューブを屈曲することにより管路を閉鎖する屈曲部を、前記先端付近以外に配する。

図１は、本実施の形態に係るティートカップライナー２の縦断面図であって、吸引期の状態を示す図である。図２は、本実施の形態に係るティートカップライナー２の縦断面図であって、休止期の状態を示す図である。
ティートカップ１０は、牛などの乳頭Ｔに装着される搾乳機器であり、乳頭Ｔを受け入れるティートカップライナー２と、ティートカップライナー２の周囲に装着される円筒状のティートカップシェル１と、を備えている。

ティートカップシェル１は、金属製、例えばステンレス製の円筒状であって、内部に装入されたティートカップライナー２との間に真空室２４が形成される。真空室２４は、ティートカップシェル１の側面から突出する管状の接続部１３及び接続部１３に接続された図示しないチューブを介して、図示しないパルセータに接続される。パルセータは、予め設定された所定の周期、例えば約１秒程度の周期で真空圧と大気圧とを交互に切り替えて真空室２４の気圧を変化させることができる。

ティートカップライナー２は、柔軟なゴム組成物によって一体的に形成されている。ティートカップライナー２は、例えば横断面が円形の管路２６Ａ，２６Ｂを内部に有する筒状に形成され、乳頭Ｔが挿入される第１の開口部３と、第１の開口部３が形成された頭部２１と、第１の開口部３に対向する第２の開口部４と、第１の開口部３側に形成された胴部２２と、第２の開口部４側に形成された胴部２２より厚肉のショートミルクチューブ２３と、を有する。頭部２１は、胴部２２から外側に拡径して形成され、その先端において内側へ張り出したリップ部２５と、胴部２２側に向かって略円筒状に延びるスカート部２７と、を有する。第１の開口部３は、リップ部２５の内周の縁に形成されている。胴部２２は、パルセータによって脈動するため比較的薄肉に形成され、乳頭Ｔからの乳汁Ｍを流す管路２６Ａを内側に形成する。胴部２２の下端には、胴部２２から外側に拡径する拡径部２９が形成され、拡径部２９の外周には環状の嵌入溝２８が形成されている。ティートカップシェル１は、スカート部２７と胴部２２との間に一方の開口部１１が配置され、他方の開口部１２が嵌入溝２８に嵌めこまれ、ティートカップライナー２と一体化している。ショートミルクチューブ２３は、胴部２２の拡径部２９から延びる略円筒状に形成され、その端部には第２の開口部４が形成されている。

ショートミルクチューブ２３は、第２の開口部４が図示しないパルセータの送乳用の真空ラインに接続され、ショートミルクチューブ２３の管路２６Ｂ内が常時陰圧となるように調圧されている。図１に示すように、真空室２４が真空圧の状態すなわち吸引期にあっては、胴部２２の管路２６Ａの中央領域が開いた状態であり、乳汁Ｍが管路２６Ａ，２６Ｂを経てパルセータへ吸引される。図２に示すように、真空室２４に空気が導入された大気圧の状態すなわち休止期にあっては、胴部２２の管路２６Ａの中央領域の対向面が密着して管路２６Ａを閉じて乳汁Ｍの吸引を停めることができる。搾乳作業中の吸入期及び吸引期においては、ショートミルクチューブ２３の管路２６Ｂは常に開いた状態にあるが、搾乳作業をしていない例えば保管時においては、図３に示すようにショートミルクチューブ２３を途中で折り曲げるようにすることがある。このようにショートミルクチューブ２３が折り曲げられている状態にあっては、屈曲部Ｘにおいて管路２６Ｂを閉じることができる。また、ショートミルクチューブ２３の肉厚Ａ（図１，２参照）は、２．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下であることができる。ショートミルクチューブ２３は、図１及び図２に示すように、凹凸が形成された先端付近以外では均一な肉厚であることができる。ショートミルクチューブ２３の肉厚Ａを従来よりも薄くすることができるため、ショートミルクチューブ２３における材料費を削減することができる。また、肉厚Ａを薄くすることによって、搾乳時において乳汁Ｍがショートミルクチューブ２３内を移動していることを作業者が把握しやすくなる傾向がある。

ティートカップライナー２に用いるゴム組成物は、ニトリルゴムとカーボンブラックとを含み、カーボンブラックは、平均粒子径が１８ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、ＤＢＰ吸収量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上１６０ｃｍ^３／１００ｇ以下であって、ニトリルゴム１００質量部に対し、４０質量部以上５５質量部以下含む。カーボンブラックの平均粒子径は、カーボンブラックの凝集体を構成する小さな球状の成分の直径を電子顕微鏡により測定し算出した平均値である。カーボンブラックの平均粒子径は、さらに２０ｎｍ以上７５ｎｍ以下であることができ、特に２７ｎｍ以上７２ｎｍ以下であることができる。カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、さらに１００ｃｍ^３／１００ｇ以上１６０ｃｍ^３／１００ｇ以下であることができる。ＤＢＰ吸収量は、カーボンブラック１００ｇが吸収するＤＢＰ（ジブチルフタレート）量（ｃｍ^３／１００ｇ）であり、ＪＩＳＫ６２１７−４（ＡＳＴＭＤ２４１４）に従って測定される。ＤＢＰ吸収量によって、カーボンブラック粒子同士が融着したアグリゲートの発達度合いであるストラクチャーを間接的に定量することができる。ＤＢＰ吸収量が多いハイストラクチャーなカーボンブラックを用いることによってゴム組成物の屈曲疲労耐久性を向上することができる。また、質量部は、特に指定しない限り「ｐｈｒ」を示し、「ｐｈｒ」は、ｐａｒｔｓｐｅｒｈｕｎｄｒｅｄｏｆｒｕｂｂｅｒの省略形であって、ゴムに対する添加剤等の外掛百分率を表すものである。このようなカーボンブラック配合することでカーボンブラックが比較的少ない配合量であってもニトリルゴムの柔軟性を維持しながら適度に補強することができ、ティートカップライナーのショートミルクチューブの屈曲疲労耐久性を向上させることができる。

ティートカップライナーに用いるゴム組成物における硬度（ＪＩＳ−Ａ）は、５０度以上５６度以下であることができ、さらに、５１度以上５４度以下であることができる。ティートカップライナーに用いるゴム組成物の硬度は、搾乳作業の際に牛にストレスを与えないようにするために所定範囲にすることが望ましく、可塑剤の配合量とカーボンブラックの配合量によって調節することができる。具体的には、カーボンブラックの配合量を増やすと硬度は高くなり、可塑剤を増やすと硬度は低くなる。可塑剤としては、公知の可塑剤を用いることができる。

ティートカップライナーに用いるゴム組成物におけるニトリルゴムは、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体であり、搾乳時に牛に過度なストレスを与えない柔軟性や比較的安価でありながら疲労耐久性に優れるなどの観点から、ニトリル含量が１８質量％以上２５質量％以下であることができ、ムーニー粘度ＭＬ_１＋４（中心地１００℃）が３０以上８０以下であることができる。

（実施例１〜１０、比較例１〜２）
（１）ゴム組成物サンプルの作成
実施例１〜１０及び比較例１〜２を表１〜３の配合で６インチ・オープンロールを用いて混練し、分出ししたゴム組成物を金型にセットし、１４５℃、２０分間プレス架橋を行ってゴム組成物サンプルを得た。配合を表１〜３に示した。使用材料は、以下の通りであった。
１．ニトリルゴム（ＮＢＲ）：ニトリル含量２０質量％、ムーニー粘度ＭＬ_１＋４（中心値１００℃）６３。
２．カーボンブラック：ＭＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＨＳ、ＦＥＦ−ＨＳ、ＳＲＦ−ＨＳ、ＦＥＦ、ＳＲＦ。なお、各粒子径（Ｄ（ｎｍ））及びＤＢＰ吸収量（ＤＢＰ（ｃｍ^３／１００ｇ））は表４に示した。
３．可塑剤、硫黄、加硫促進剤、亜鉛華、老化防止剤、ステアリン酸。

（２）常態物性の測定
常態物性として、実施例１〜１０及び比較例１〜２について、室温における硬度、１００％及び３００％モジュラス、引張強さ、破断伸び及び圧縮永久歪み率を測定した。測定結果を表１〜３に示した。

ゴム硬度（表１〜４において「Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）」で示した。）は、ＪＩＳＫ６２５３に基づいて測定した。

１００％伸び時の応力（表１〜３において「σ１００（ＭＰａ）」で示した。）、３００％伸び時の応力（表１〜３において「σ３００（ＭＰａ）」で示した。）、引張強さ（表１〜３において「ＴＳ（ＭＰａ）」で示した。）、及び破断伸び（表１〜３において「ＥＢ（％）」で示した。）は、ＪＩＳ３号形のダンベル形状に切り出した試験片について、上島製作所社製の引張試験機を用いて、２３±２℃、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎでＪＩＳＫ６２５１に基づいて引張試験を行い測定した。なお、「σ１００」及び「σ３００」は、「１００％モジュラス（Ｍ１００）」及び「３００％モジュラス（Ｍ３００）」と呼ばれることがある。

圧縮永久歪み率（表１〜３において「ＣＳ（％）」で示した。）は、ＪＩＳＫ６２６２に基づいて測定した。測定条件は、２５％圧縮、７０℃、２２時間で行なった。

（３）製品評価
比較例１〜２及び実施例１〜１０の配合で図１に示したティートカップライナーを作成し、屈曲試験を行った。その結果を表５〜７に示した。
比較例１〜２及び実施例１〜５は、同じ金型で成形したティートカップライナーを用いた。ショートミルクチューブの肉厚Ａは３．９ｍｍであった。
実施例６−１０は、ショートミルクチューブの内径を広げた金型（中子）を用いて成形したティートカップライナーであって、ショートミルクチューブの肉厚Ａは３．６ｍｍであった。
また、実施例１１〜１４として、実施例１の配合のゴム組成物を用いてショートミルクチューブの肉厚Ａを３．０ｍｍ〜３．９ｍｍまで変化させた金型を用いて成形したティートカップライナーを用いて、屈曲試験を行った。実施例１１〜１４の結果については、表６に示した。
さらに、実施例１５〜１６として、実施例６の配合のゴム組成物を用いてショートミルクチューブの肉厚Ａを２．７ｍｍと３．９ｍｍに変化させた金型を用いて成形したティートカップライナーを用いて、屈曲試験を行った。実施例１５〜１６の結果については、表７に示した。

屈曲試験は、図４，５に示す屈曲試験装置３０を用いて行った。図４は、ティートカップライナー１０の屈曲試験装置３０を示す側面図である。図５は、ティートカップライナー１０の屈曲試験装置３０の動作を示す側面図である。屈曲試験装置３０は、機台３２上に固定された基板３３と、基板３３に固定されたエアシリンダ３４と、を含む。エアシリンダ３４の駆動ロッド３６の先端には、ティートカップシェル１と連結する昇降板３５が固定され、エアシリンダ３４によって昇降可能である。実施例１〜１６のティートカップライナー１０を屈曲試験装置３０に図４に示すように設置し、エアシリンダ３４によって駆動ロッド３６を駆動して図５に示すようにティートカップシェル１を降下させてショートミルクチューブ２３を屈曲させ、さらにエアシリンダ３４によって図４の状態に上昇させることで繰り返し屈曲させた。ショートミルクチューブ２３の先端は、機台３２に図示せぬ接続部を介して固定した。図５のように、ショートミルクチューブ２３の屈曲動作時に変形の大きな部位２３０、２３１、２３２を観察し、亀裂が発生した回数（表５〜７において「屈曲試験（×１０^４）」で示した）を表５〜７に示した。なお、実施例１１，１２については、１６２万回繰り返し屈曲させても亀裂が生じなかったので試験を中止した。

表５〜７によれば、比較例２のティートカップライナーに比べて、実施例１〜１６のティートカップライナーの方がショートミルクチューブに亀裂が発生するまでの屈曲回数が８万回以上多かった。したがって、実施例１〜１６のティートカップライナー及びゴム組成物の方が屈曲疲労耐久性に優れていた。また、実施例６〜１３及び実施例１６のティートカップライナーは、肉厚Ａを比較例２のティートカップライナーより薄くしても屈曲疲労耐久性に優れていた。

１ティートカップシェル、２ティートカップライナー、３第１の開口部、４第２の開口部、１０ティートカップ、１１開口、１２開口、１３接続部、２１頭部、２２胴部、２３ショートミルクチューブ、２４真空室、２６Ａ管路、２６Ｂ管路、２７スカート部、２８嵌入部、２９拡径部、Ｔ乳頭、Ｍ乳汁、Ａショートミルクチューブの肉厚、Ｘ屈曲部、３０屈曲試験装置、３２機台、３３基板、３４エアシリンダ、３５昇降板、３６駆動ロッド、２３０〜２３２変形の大きな部位

Claims

ニトリルゴムとカーボンブラックとを含み、
前記カーボンブラックは、平均粒子径が１８ｎｍ以上８０ｎｍ以下であり、ＤＢＰ吸収量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上１６０ｃｍ^３／１００ｇ以下であって、前記ニトリルゴム１００質量部に対し、４０質量部以上５５質量部以下含む、ティートカップライナー用ゴム組成物を用いて筒状に形成され、
乳頭が挿入される第１の開口部と、該第１の開口部に対向する第２の開口部と、該第１の開口部側に形成された胴部と、該第２の開口部側に形成された該胴部より厚肉かつ凹凸が形成された先端付近以外では均一な肉厚のショートミルクチューブと、を有し、
前記ショートミルクチューブの管路は陰圧でも常に開いた状態にあると共に、前記ショートミルクチューブを屈曲することにより管路を閉鎖する屈曲部を、前記先端付近以外に配する、ティートカップライナー。
請求項１において、
前記ティートカップライナー用ゴム組成物は、硬度（ＪＩＳ−Ａ）が５０度以上５６度以下である、ティートカップライナー。
請求項１または２に記載において、
前記先端付近以外の前記ショートミルクチューブは、２．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下の範囲で均一な肉厚である、ティートカップライナー。